方海峰

（合肥市天秤水利工程質(zhì)量檢測有限公司 安徽合肥 230000）

水利工程中錨桿檢測技術(shù)及其應(yīng)用探討

方海峰

（合肥市天秤水利工程質(zhì)量檢測有限公司 安徽合肥 230000）

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的進一步發(fā)展，水利工程也越來越多，在經(jīng)濟發(fā)展過程中扮演著越來越重要的角色。一般情況下，水利工程的規(guī)模普遍較大，在對工程施工的過程中，需要先進技術(shù)為工程整體性的合理運作提供有效支撐。在這種條件下，相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)的錨桿檢測技術(shù)，在很大程度上解決了水利工程建設(shè)過程中存在的諸多問題。本文便從錨桿檢測技術(shù)的原理入手，分析其在運用過程中存在的問題，重點研究該技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，最后論述相關(guān)的質(zhì)量控制標準。

水利工程；錨桿檢測；應(yīng)用

前言

錨桿檢測技術(shù)是當前我國水利工程建設(shè)過程中不可或缺的一個主要支撐技術(shù)，在進行邊坡支護時，該技術(shù)是非常重要的施工手段。在實際運用過程中，錨桿施工質(zhì)量會在一定程度上受到工程現(xiàn)場以及技術(shù)管理等因素的影響，從而產(chǎn)生一些使用問題，進而對錨桿的安全性能產(chǎn)生嚴重影響。而運用錨桿檢測技術(shù)，便可以對錨桿進行實時檢測，在第一時間發(fā)現(xiàn)錨桿的使用問題，便于及時對其進行修正，從而避免安全事故的發(fā)生。

1 錨桿檢測技術(shù)的原理

在我國的水利工程建設(shè)中，錨桿檢測技術(shù)扮演著非常重要的角色，有著很高的應(yīng)用要求，不僅需要將檢測的結(jié)果準確的反映出來，還需要反映出故障點。對錨桿進行質(zhì)量檢測的過程中，主要運用的方法是應(yīng)力波反射法，其原理為一維波動，具體來講，就是將混凝土砂漿與錨桿相混合，即所謂的錨固，將其看成是嵌在巖石中的一個彈性桿件，可以將其定義成一維結(jié)構(gòu)，裝置的軸向位移主要由時間與錨桿縱向坐標兩部分組成，也可以將其看成是一個二階方程：

式中：U表示的是位移函數(shù)；C表示的是縱波速度；T表示的是時間；Y表示的是縱向坐標[1]。

錨桿會成為應(yīng)力波的傳播媒介，而應(yīng)力波一旦遇到波阻面便會發(fā)生反射與透射，在一維彈性桿波動理論的支撐下，可以將反射系數(shù)與透射系數(shù)設(shè)為Kt。轉(zhuǎn)換公式如下所示：

式中：Z1是錨桿截面的上波阻力；Z2是錨桿截面的下波阻力。錨桿質(zhì)量檢測具體如圖1所示。

圖1 錨桿質(zhì)量檢測

2 錨桿檢測技術(shù)的問題

現(xiàn)階段，錨桿檢測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國水利工程中，相關(guān)技術(shù)也已經(jīng)日臻完善，但在以下幾方面，仍然存在一些問題：

（1）在錨桿抗拔檢測的過程中，其所檢測出來的結(jié)果實際上是錨桿整體能力，但無法檢測各段能夠承受的能力。另外，在錨固檢測時主要進行的是基本、蠕動、驗收等三項測試，智能確定錨桿在工作過程中所能夠承受的最大承載力，對于其他方面的指數(shù)則無法有效檢測。

（2）現(xiàn)階段通過質(zhì)量無損的方式對錨桿進行檢測，雖然相對快速與科學，檢測結(jié)果也比較全面，但從我國當前的發(fā)展情況看，這種技術(shù)還有待完善，無論在理論方面，還是在實踐方面，都存在一些問題，需要進一步研究才能真正投入使用。

（3）對于錨桿檢測來說，雖然在進行無損檢測的過程中與基樁檢測類似，在延邊過程中也逐漸完善起來，但仍然存在一些技術(shù)上的缺陷，如果不能得到有效解決，必然會為未來的錨桿檢測工作帶來很多問題。

3 錨桿檢測技術(shù)的應(yīng)用

本文以某水電站為例，通過對其地下洞室和邊部支護的分析，研究錨桿檢測技術(shù)的實際應(yīng)用。

在該水電站工程的建設(shè)過程中，工程周邊巖石的挖掘便充分利用的錨桿支護技術(shù)，確保了工程施工的穩(wěn)定性與安全性，因此，錨桿質(zhì)量會對工程的施工安全產(chǎn)生很大程度上的影響。對于該工程來說，因其所在區(qū)域的地勢存在一定的局限性，在這種情況下，如果運用拉拔檢測，雖然可以提升檢測速度，但無法準確檢測到每一個局部區(qū)域。所以，需要運用無損檢測技術(shù)來完成。

在對檢測技術(shù)進行實際應(yīng)用之前，先要測量砂漿錨桿。運用模擬錨桿技術(shù)，在巖體上有針對性的制作出相應(yīng)的錨桿模型，并對其進行一一測量研究，最后確定出與工程施工相符合的檢測技術(shù)系統(tǒng)，在這個過程中，還需要對技術(shù)本身進行安全評估，確保施工過程中的安全，提升施工質(zhì)量[2]。

在運用該技術(shù)進行測量時，先要測量錨桿的振幅與波速，由于錨桿彈性應(yīng)力波在介質(zhì)不同的情況下，其所產(chǎn)生的速度也會有所差異，所以，通過對振幅與波速的測量，便能夠判斷錨桿反射出來的波形來確定注漿質(zhì)量的高低。

實驗時可以選取一根長度為7m，直徑為2.5cm的錨桿，將其放在空氣中，運用具有隔音效果的材質(zhì)隔離錨桿與其他介質(zhì)，之后在錨桿附近裝置震源與波速檢測設(shè)備。通過對錨桿錘擊的方式得到彈性波，觀察鋼筋中波速的傳播規(guī)律，另外，在檢測過程中，鋼筋端部還會對彈性波產(chǎn)生一些反射波，其與首波在傳播方式方面的相位一致。而其他方位在檢測過程中所呈現(xiàn)出來的波形基本上為直線，這表明鋼筋附近的介質(zhì)是相對均勻的，并不會產(chǎn)生于首波相對應(yīng)的反射波，具體如圖2所示。

圖2 波傳播形式

上述實驗所選用的鋼筋長為7m，但在測量過程中所顯示出來的鋼筋長度為7.03m，這說明鋼筋在空氣中對于一維桿件的波速為每秒5185m，對于橫行錨桿來說，該工程有針對性的對兩根巖石錨桿與一根砂漿錨桿進行了實驗，以其所反映出來的反射波為基礎(chǔ)，將砂漿與巖石的傳播速度計算出來，分別為每秒5224m與5395m[3]。以此為基礎(chǔ)，便能夠得到比較準確客觀的波速

數(shù)據(jù)，砂漿錨桿與巖石錨桿在傳播過程中的波速分別為每秒5200m/s與5300m/s。

4 相關(guān)的質(zhì)量控制標準

錨桿檢測技術(shù)對于整個水利工程來說都是非常重要的，因此，在質(zhì)量方面的要求與控制也非常嚴格。在進行巖石注漿的過程中，如果砂漿密度沒有達到75%以上，便視為不合格。在施工以前，還需要以相關(guān)規(guī)定為基礎(chǔ)，對無損檢測方式進行必要的檢測試驗，另外，砂漿注漿的飽滿度大體上分為四級，具體如下：

A級，密度在90%以上。其所檢測出來的砂漿波形呈現(xiàn)出比較規(guī)則的狀態(tài)，振幅能量也隨著指數(shù)的增加而不斷衰減，錨桿中的應(yīng)力波不會出現(xiàn)反射現(xiàn)象，且反映出錨桿長度的反射波非常規(guī)律，在檢測過程中所反映出來干涉點后方的振幅相對較小。

B級，密度在75～90%之間。其所檢測出來的砂漿波形相比于C級與D級比較規(guī)則，振幅能量也會隨著指數(shù)的增加而呈現(xiàn)出衰減態(tài)勢，錨桿中的應(yīng)力波在一定范圍內(nèi)會出現(xiàn)反射現(xiàn)象，尤其是錨桿底端，其所形成的反射波形相對明顯，在檢測過程中反映出來干涉點后方的振幅與A級相比較大。

C級，密度在50～75%之間。其所檢測出來砂漿波形雖然也呈現(xiàn)出衰減狀態(tài)，但不存在任何規(guī)律，且衰減速度比較慢，在錨桿中段，應(yīng)力波會出現(xiàn)比較強烈的反射現(xiàn)象，而且會出現(xiàn)很大的波形變化，與此同時，錨桿底端的反射波波形較小，在檢測過程中所反映出來干涉點后方的振幅更大。

D級，密度在50%以下。其所檢測出來的波形與C級一樣，也呈現(xiàn)出衰減狀態(tài)，但并沒有規(guī)律，在錨桿內(nèi)部的很多地方都會出現(xiàn)應(yīng)力波反射，振幅能量在這種狀態(tài)下的衰減速度是非常慢的，另外，錨桿全長很多地方的波形都會呈現(xiàn)出比較強烈的變形，錨桿底部反射波形非常小，在檢測過程中所反映出來干涉點后方的振幅最大。

5 結(jié)論

總之，在現(xiàn)階段的水利工程建設(shè)中，錨桿檢測技術(shù)的作用是非常關(guān)鍵的。想要將這項技術(shù)全面科學的融入到整個施工過程中，就需要嚴格掌握錨桿檢測技術(shù)的質(zhì)量標準，在進行正式施工以前，還需要對工程進行全面的工程試驗，只有這樣，才能夠在確保工程順利進行的基礎(chǔ)上，將錨桿檢測技術(shù)充分利用起來，達到提升工程整體質(zhì)量的目的。

[1]費發(fā)櫻，唐黎黎.錨桿無損檢測技術(shù)在積石峽水電站支護工程中的應(yīng)用[J].西北水電，2012，04：95～98.

[2]蘇智光，錢東宏，廖建軍，等.兩河口水電站錨桿錨固質(zhì)量控制與無損檢測總結(jié)[J].云南水力發(fā)電，2011，05：23～27+60.

[3]曾源.新疆哈德布特水電站錨桿無損檢測技術(shù)的應(yīng)用[J].中國水能及電氣化，2014，06：54～56.

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1673-0038（2015）46-0041-02

2015-11-2

方海峰（1989-），男，大專。